Автоматизація процесу управління видобувними комбайнами на основі моделювання роботи шнека

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – «Автоматизація процесів керування». – Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2010. В дисертаційній роботі запропоноване рішення актуальної наукової задачі розробки критерію заштибовки шнека і синтезу на його основі алгоритму автоматичного управління видобувним комбайном з позиції зниження питомих енерговитрат на видобуток вугілля. За критерій заштибовки шнека рекомендовано використовувати ковзне середнє відношення миттєвих значень потужності, споживаної електродвигуном приводу різання, які заміряні із зсувом у часі, що дорівнює чверті періоду обороту шнека. В результаті досліджень закономірностей зміни у часі критерію заштибовки шнека в дисертаційній роботі сформульована умова настання заштибовки шнека для системи автоматичного управління та визначені параметри алгоритму автоматичного управління видобувним комбайном з позиції зниження питомих енерговитрат на видобуток вугілля. Проведене імітаційне моделювання роботи системи автоматичного управління видобувним комбайном на тонких шарах за запропонованим в дисертаційній роботі алгоритмом. Результати моделювання показали зменшення питомих енерговитрат на 40 – 50% при переході до запропонованого алгоритму автоматичного управління комбайном. За допомогою загальних методів аналізу випадкових даних підтверджена адекватність імітаційної моделі системи автоматичного управління видобувним комбайном до реальної системи. Зроблений розрахунок основних показників оцінки економічного ефекту впровадження наукових розробок в дисертаційній роботі, згідно з якими проект впровадження признаний прибутковим з високим рівнем дохідності і окупується за один рік і десять місяців. Запропонований спосіб автоматизації режимів роботи видобувних комбайнів рекомендований до впровадження в інституті Дондіпровуглемаш при проектуванні систем автоматичного управління видобувними комбайнами нового покоління для тонких пологих шарів.

The dissertation on competition of a scientific degree of Candidate of Technical Sciences on a speciality 05.13.07 «Automation of Control Processes». – National Mining university, Dnipropetrovsk, 2010. In dissertation work the solution of an actual scientific problem of development of criterion of auger clogging and designing of the algorithm of automatic control by shearer loaders from the viewpoint of decreasing of energy intensity is offered. The sliding average ratio of instant magnitudes of engine power of the drive of the cutting which are measured with a time shift equal to the quarter period of auger rotation is recommended as a criterion of auger clogging. The condition of beginning of auger clogging for the system of automatic control is formulated, and the parameters of algorithm of automatic control by the shearer loader from the viewpoint of decreasing of energy intensity are determined in dissertation work during research of dynamics of criterion of auger clogging. The simulation of working of the system of automatic control by the shearer loader on thin seams in accordance with algorithm offered in dissertation work is carried out. The results of simulation have shown the decreasing of energy intensity by 40 – 50 % while transition to the offered algorithm of automatic control by a shearer loader. The adequacy of the simulation model of the system of automatic control by the shearer loader to a real system is confirmed with the help of general methods of the analysis of random data. The basic criterions of economic effect of application of scientific developments in dissertation work are calculated, according to which the project of application is admitted by profitable with a high level of profitableness and is repaid for a year and ten months. The offered method of automation of work of shearer loaders mode is recommended to application in Dongiprouglemash Institute while designing automatic system of control by shearer loaders of new generation for thin flat seams.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 – «Автоматизация процессов управления». –Национальный горный университет, Днепропетровск, 2010. В диссертационной работе предложено решение актуальной научной задачи разработки критерия заштыбовки шнека и синтеза на его основе алгоритма автоматического управления добычным комбайном с позиции снижения удельных энергозатрат на добычу угля. Выполнен анализ существующих способов автоматизации добычных комбайнов на тонких пластах с точки зрения удельных энергозатрат на резание и погрузку угля шнеком. Анализ показал, что работа добычных комбайнов на тонких пластах в автоматическом режиме происходит с повышенными удельными энергозатратами, поскольку в существующем алгоритме автоматического управления комбайном не отслеживается заштыбовка шнека. Заштыбовку шнека предлагается определять на основе статистического анализа мощности, потребляемой электродвигателем привода резания. Для исследования закономерностей изменения мощности во времени в диссертационной работе разработана интегральная имитационная модель “очистной забой – шнек малого диаметра – привод резания”, которая описывает процессы формирования нагрузки на шнеке и усилий в приводе резания. Анализ закономерностей изменения во времени мощности, потребляемой электродвигателем привода резания, показал, что при разрушении угольного массива шнеком имеют место как случайные, так и периодические колебания мощности в широком спектре частот и диапазоне изменения значений. Эти колебания не содержат информации о процессе транспортирования и погрузки угля шнеком, следовательно, статистическая оценка мощности, которая используется для определения заштыбовки шнека, должна быть нечувствительной к данным колебаниям. В качестве критерия заштыбовки шнека рекомендовано использовать скользящее среднее отношение мгновенных значений мощности, потребляемой электродвигателем привода резания, замеренных со смещением во времени, равным четверти периода оборота шнека. С помощью скользящего усреднения устраняется воздействие на отношение мощностей высокочастотных колебаний мощности при резании угля. Поскольку низкочастотная составляющая мощности имеет практически одинаковое значение на временных интервалах, смещенных на четверть периода оборота шнека, устраняется также воздействие на отношение мощностей низкочастотных колебаний мощности при резании угля.